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Descubren un nuevo camino hacia la regeneración neuronal después de una lesión de la médula espinal

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Investigadores de la Universidad de Temple, en Estados Unidos, han descubierto una nueva vía para la regeneración neuronal después de una lesión de la médula espinal, según publican en la revista Cell Metabolism.

Descubren un nuevo camino hacia la regeneración neuronal después de una lesión de la médula espinalLas redes dinámicas que se especializan en la transmisión de información generalmente constan de múltiples componentes, que incluyen no solo procesadores primarios, como computadoras, por ejemplo, sino también numerosas aplicaciones y servicios de soporte.

El sistema nervioso humano es fundamentalmente muy similar: las neuronas, como las computadoras, procesan y transmiten información, enviando señales moleculares a través de axones a otras neuronas, todas las cuales están respaldadas por componentes no neuronales, incluida una matriz de células conocida como glía.

Las células gliales llevan a cabo una serie de funciones de apoyo y mantenimiento, y un tipo en particular, la célula glial astrocítica, tiene la capacidad única de formar tejido cicatricial alrededor de las neuronas dañadas. La presencia de tejido cicatricial se asocia con efectos inhibidores sobre el recrecimiento de neuronas maduras dañadas por una lesión de la médula espinal.

Sin embargo, la evidencia reciente sugiere que estos efectos inhibidores son reversibles, y en un nuevo trabajo, científicos de la Facultad de Medicina Lewis Katz de la Universidad de Temple (LKSOM) y la Universidad de Pensilvania muestran que las células gliales astrocíticas pueden de hecho desempeñar un papel importante en facilitando la reparación de neuronas.

"Descubrimos que la glía tiene un interruptor metabólico asociado con el metabolismo de la glucosa que, cuando se activa, revierte los efectos inhibidores sobre el crecimiento y promueve la regeneración de axones", explica Shuxin Li, profesor de anatomía y biología celular en el Centro de Investigación Pediátrica del Hospital Shriners en LKSOM e investigador principal del estudio.

La investigación es la primera en establecer un vínculo entre el metabolismo de la glucosa en las células gliales y la regeneración funcional de neuronas dañadas en el sistema nervioso central.

En colaboración con el investigador principal Yuanquan Song, profesor asistente de patología y medicina de laboratorio en la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, el doctor Li y sus colegas se propusieron investigar cómo la formación de tejido cicatricial inducida por las células gliales afecta la regeneración de axones, utilizando ambos modelos de moscas y ratones de lesión axónica.

En experimentos iniciales, confirmaron lo que habían indicado estudios anteriores, que los efectos negativos de la actividad de las células gliales sobre la regeneración de axones son de hecho reversibles. Pero los investigadores también encontraron que el cambio entre efectos positivos y negativos sobre el recrecimiento de axones está directamente relacionado con el estado metabólico de las células gliales.

En experimentos de seguimiento en moscas, los investigadores se centraron específicamente en la glucólisis, la vía metabólica responsable de la descomposición de la glucosa, y descubrieron que la regulación positiva de esta vía sola en las células gliales era suficiente para promover la regeneración de axones.

Este mismo resultado se observó en ratones. Una mayor investigación en modelos de moscas y ratones condujo a la identificación de dos metabolitos de la glucosa, el lactato y el hidroxiglutarato, que actúan como mediadores clave del cambio glial de una reacción inhibidora a una respuesta estimulante.

"En el modelo de mosca, observamos la regeneración de axones y mejoras dramáticas en la recuperación funcional cuando aplicamos lactato al tejido neuronal dañado, señala Li.  También encontramos que en ratones lesionados, el tratamiento con lactato mejoró significativamente la capacidad locomotora, restaurando algo de capacidad para caminar, en comparación con los animales no tratados".

El doctor Li y sus colegas examinaron la vía específica por la cual actúan el lactato y el hidroxiglutarato para mejorar la regeneración de axones. Los experimentos revelaron que cuando las células gliales se activan, liberan metabolitos de la glucosa, que posteriormente se unen a moléculas conocidas como receptores GABAB en la superficie neuronal y, por lo tanto, activan vías en las neuronas que estimulan el crecimiento de los axones.

"Nuestros hallazgos indican que la activación del receptor GABAB inducida por el lactato puede tener un papel fundamental en la recuperación neuronal después de una lesión de la médula espinal, añade. Además, este proceso es impulsado por un cambio metabólico a la glucólisis aeróbica, que conduce específicamente a la producción de lactato y otros metabolitos de la glucosa".

Los investigadores planean ahora probar las capacidades regenerativas del lactato y moléculas relacionadas en animales más grandes y determinar qué moléculas son más efectivas para promover la regeneración. "Las próximas fases de nuestro trabajo podrían sentar las bases para futuros estudios traslacionales en pacientes humanos afectados por una lesión de la médula espinal", añade el doctor.

octubre 14 /2020 (Europa Press). Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.